“國(guó)和一號(hào)”：樹(shù)三代核電自主創(chuàng)新標(biāo)桿

孫瑜　陳瑜

2月28日，“國(guó)和一號(hào)”產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)盟成立大會(huì)暨首屆會(huì)員大會(huì)在上海舉行。

在“國(guó)和一號(hào)”示范工程按計(jì)劃穩(wěn)步推進(jìn)的同時(shí)，“國(guó)和一號(hào)”產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)盟的成立，被視為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈自立自強(qiáng)、自主可控的重要舉措。

“國(guó)和一號(hào)”是我國(guó)在引進(jìn)消化吸收三代非能動(dòng)壓水堆核電技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)大型先進(jìn)壓水堆及高溫氣冷堆核電站國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)開(kāi)發(fā)的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型先進(jìn)壓水堆核電型號(hào)。

2008年，“國(guó)和一號(hào)”（又名CAP1400）研發(fā)工作正式啟動(dòng)。歷時(shí)12年，國(guó)家電力投資集團(tuán)有限公司作為牽頭單位，組織全國(guó)600多家單位、31000余名技術(shù)人員參與，累計(jì)形成知識(shí)產(chǎn)權(quán)成果超7611項(xiàng)，建成了我國(guó)三代核電自主創(chuàng)新體系和產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)體系，標(biāo)志著我國(guó)核電技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從“二代”到“三代”的跨越，具備先進(jìn)核電自主化、批量化、規(guī)?；ㄔO(shè)能力。

1970年春節(jié)前，上海市領(lǐng)導(dǎo)向中央?yún)R報(bào)工作時(shí)，道出了當(dāng)時(shí)上海面臨的嚴(yán)峻形勢(shì)：多家工廠由于缺電輪流停產(chǎn)。2月初，周恩來(lái)總理做出指示：從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，要解決上海和華東地區(qū)用電問(wèn)題，要靠核電。

核電，是利用原子核內(nèi)部蘊(yùn)藏的能量產(chǎn)生電能。一顆原子核，直徑只有一根頭發(fā)絲的一億分之一，卻蘊(yùn)藏著驚人能量。1千克的鈾235裂變以后產(chǎn)生的能量，大致相當(dāng)于2700噸標(biāo)準(zhǔn)煤充分燃燒釋放的熱量。

1970年2月8日，上海市組織傳達(dá)了周總理關(guān)于建設(shè)核電的指示精神并研究了落實(shí)措施，我國(guó)第一座核電站工程由此得名“728工程”。

從“728工程”開(kāi)始，我國(guó)核電已經(jīng)走過(guò)了50多年的奮進(jìn)創(chuàng)新之路。

“第一代核電技術(shù)主要是以實(shí)驗(yàn)研究堆為主。第二代核電技術(shù)主要發(fā)展階段是20世紀(jì)60年代初到1979年以前，該階段技術(shù)建成的核電稱(chēng)為二代?！眹?guó)家電力投資集團(tuán)有限公司核能總工程師、“國(guó)和一號(hào)”總設(shè)計(jì)師鄭明光說(shuō)，“美國(guó)三里島核事故發(fā)生后，全球?qū)穗姲踩恼J(rèn)識(shí)進(jìn)一步提升，先進(jìn)核電國(guó)家針對(duì)核電設(shè)計(jì)、運(yùn)行安全等方面進(jìn)行了充分認(rèn)識(shí)與分析評(píng)估，提出了一系列改進(jìn)、增強(qiáng)安全性的措施，三代核電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生?！?/p>

然而首先擺在面前的，就是一個(gè)看似難以逾越的障礙——根據(jù)外方的合作協(xié)議，只有電功率超過(guò)135萬(wàn)千瓦，我國(guó)才能擁有三代非能動(dòng)核電的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

“135萬(wàn)千瓦，對(duì)非能動(dòng)安全、主要設(shè)備來(lái)說(shuō)是個(gè)‘大門(mén)檻’。不掌握核心技術(shù)，這個(gè)‘大門(mén)檻’就過(guò)不去?！编嵜鞴庹f(shuō)。

以鄭明光為代表的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，對(duì)“國(guó)和一號(hào)”頂層設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了全局性的創(chuàng)新，包括增加鋼制安全殼的直徑和厚度以擴(kuò)大核島空間，重新設(shè)計(jì)研制反應(yīng)堆冷卻劑泵、蒸汽發(fā)生器、爆破閥和汽輪發(fā)電機(jī)，大幅度優(yōu)化主泵流量、主管道流通截面等，實(shí)現(xiàn)型號(hào)總體安全經(jīng)濟(jì)性能和效率的全面提升。

一組數(shù)據(jù)能直觀反映“國(guó)和一號(hào)”緣何是名副其實(shí)的“國(guó)之重器”：?jiǎn)闻_(tái)機(jī)組中，超過(guò)100噸的設(shè)備、模塊有30件左右，最大的模塊體積有5000多立方米，重達(dá)1400多噸;安全殼是個(gè)直徑40多米，高70多米的“大膠囊”，用5厘米厚左右的鋼板制成，每平方米可承受40噸以上的壓力;蒸汽發(fā)生器里面有1萬(wàn)多根用于熱交換的U型管，總長(zhǎng)超過(guò)300公里……

科研人員為此付出了艱辛努力。

晚上10時(shí)許，上海核工院的辦公樓里響起了悠揚(yáng)的薩克斯音樂(lè)《回家》，工程設(shè)備所機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)工程師陳宇清在電腦前置若罔聞，仍在細(xì)心地比對(duì)技術(shù)文件和圖紙。

熟悉的夜晚，熟悉的音樂(lè)，熟悉的加班。

2015年，陳宇清承擔(dān)起“國(guó)和一號(hào)”控制棒驅(qū)動(dòng)線試驗(yàn)的技術(shù)攻關(guān)任務(wù)。為保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，任何外界，包括附近行駛車(chē)輛的干擾都要盡量避免。陳宇清帶頭從晚上8點(diǎn)鐘開(kāi)始做試驗(yàn)，直到凌晨3點(diǎn)鐘結(jié)束。

看凌晨4點(diǎn)的上海，成了陳宇清的常態(tài)。他連續(xù)在試驗(yàn)臺(tái)架處駐守了一個(gè)多月，最終圓滿(mǎn)完成任務(wù)，為三代核電控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)自主設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2016年2月，“國(guó)和一號(hào)”通過(guò)國(guó)內(nèi)聯(lián)合安全審評(píng)。同年4月，“國(guó)和一號(hào)”通過(guò)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)通用安全審評(píng)，獲得國(guó)際認(rèn)可。

類(lèi)似的奮斗圖景，在“國(guó)和一號(hào)”科技攻關(guān)歷程中，發(fā)生了太多回。無(wú)數(shù)個(gè)“陳宇清”毫無(wú)怨言地付出了青春與熱血。

為實(shí)現(xiàn)核電軟件自主化，國(guó)家電投中央研究院核電軟件中心和上海核工院組建的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)十余載攻關(guān)，發(fā)布我國(guó)首套完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核電廠核設(shè)計(jì)與安全分析軟件COSINE工程測(cè)試版，得到行業(yè)普遍認(rèn)可。

設(shè)備設(shè)計(jì)出來(lái)后卻找不到能生產(chǎn)的廠家，也是一道大難題。其中，蒸汽發(fā)生器690U型管的研發(fā)生產(chǎn)就格外艱難。項(xiàng)目組最早想去國(guó)外采購(gòu)，多次嘗試未果，干脆橫下心來(lái)自己做。一家能生產(chǎn)還不夠，要幾家都能做才行。

“每一種設(shè)備、材料的技術(shù)開(kāi)發(fā)，都布局2至5家有競(jìng)爭(zhēng)力與積極性的單位參與研制，我們從設(shè)計(jì)技術(shù)到制造技術(shù)與工藝來(lái)回多次迭代，引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，用市場(chǎng)化的手段來(lái)推動(dòng)相應(yīng)的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)，激發(fā)創(chuàng)新活力。”鄭明光說(shuō)。

柴多火旺，力眾海移。

一重、二重、沈鼓、哈電、上海電氣、東方電氣、中船重工、中航工業(yè)、寶鋼、鞍鋼……一大批身經(jīng)百戰(zhàn)的老牌“國(guó)家隊(duì)”選手，和上上電纜、寧波天生等民企加入進(jìn)來(lái)，錨定100%國(guó)產(chǎn)化，扛起重任。

通過(guò)產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新，“國(guó)和一號(hào)”成功打破多項(xiàng)材料及設(shè)備制造技術(shù)壟斷，主泵、爆破閥、反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器、反應(yīng)堆本體及一體化堆頂組件、大鍛件、核級(jí)鋯材、690U型管等關(guān)鍵設(shè)備材料全部實(shí)現(xiàn)自主化設(shè)計(jì)和國(guó)產(chǎn)化制造，性能達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

全球最大功率的蒸汽發(fā)生器、全球最大規(guī)格的爆破閥……一個(gè)個(gè)用“全球之最”來(lái)形容的高精尖設(shè)備，被烙上“中國(guó)印”、蓋上“中國(guó)籍”。

通過(guò)設(shè)計(jì)工作牽引制造企業(yè)能力提升，又通過(guò)制造過(guò)程的經(jīng)驗(yàn)反饋反哺設(shè)計(jì)水平提高，在相互作用、共同成長(zhǎng)中，“國(guó)和一號(hào)”建成了先進(jìn)的三代核電自主創(chuàng)新體系和產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)體系。鄭明光表示，到2023年，“國(guó)和一號(hào)”將全面實(shí)現(xiàn)100%設(shè)備國(guó)產(chǎn)化能力，到2025年，建成“技術(shù)上最先進(jìn)最安全、裝備上完全自主可控、經(jīng)濟(jì)上有顯著競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)”的三代核電產(chǎn)業(yè)鏈。